KR20030044116A - 음성 및 데이타 서비스를 지원하는 비동기전송모드 네트워크의 음성 다중화 장치 및 방법 - Google Patents

음성 및 데이타 서비스를 지원하는 비동기전송모드 네트워크의 음성 다중화 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른, ATM(Asynchronous Transfer Mode)와 IMA(Inverse Mux Assembly)를 사용하는 통신시스템에서, AAL2다중화기의 출력레이트를 제어하기 위한 방법이, 상기 ALL2다중화기에 연결된 보코더와 상기 보코더를 사용하는 가입자의 개수를 이용해 소정 시간주기로 상기 AAL2다중화기의 최대 출력레이트를 계산하고, 상기 계산된 최대 출력레이트를 이용해 IMA로 전송할 ATM셀의 개수를 결정하는 과정과, 상기 AAL2다중화기에서 조립한 ATM셀을 상기 결정된 ATM셀의 개수만큼 상기 IMA장비로 전송하는 과정을 포함한다.

Description

아이엠에이 기반 시스템에서 음성 다중화기의 성능을 향상시키기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF PERFORMANCE IMPROVEMENT FOR VOICE MULTIPLEXER IN IMA BASED SYSTEM}
본 발명은 ATM(Asynchronous Transfer Mode)과 IMA(Inverse Mux Assembly)를 사용하는 시스템에 관한 것으로, 특히 IMA에 연결된 통신링크들의 대역을 효율적으로 사용하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
상세히, 본 발명은 음성, 저속 데이터, 고속 데이터가 혼재된 환경에서 ATM(Asynchronous Transfer Mode)과 IMA(Inverse Mux Assembly)를 사용하는 경우에 ALL2스위치로부터 IMA로 전달되는 ATM셀의 출력 레이트를 조절함으로써 보다 많은 가입자들을 동시에 수용할 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.
도 1은 통상적인 비동기전송모드(ATM : Asynchronous Transfer Mode)와 역다중화재조립(IMA : Inverse Mux Assembly) 방식을 사용하는 통신 시스템의 구조를 도시하고 있다.
도시된 바와 같이, ALL2(ATM Adaptation Layer 2) 스위치(102)는 가변 길이의 소량인 음성 정보(101)를 고정 크기의 ATM셀로 다중화시킨다. 이렇게 하는 이유는, ATM의 단점인 "고정 셀 사용으로 인한 소규모 트래픽 전송시의 internal-fragment(= 고정 프레임에서 전송할 트래픽의 량이 소량임에 따라, 고정 프레임의 일부가 비어서 전송되는 현상임. 이로 인하여, 링크의 대역의 일부가 사용되지 못하게 됨으로써 성능 저하를 야기함)"을 억제하기 위해서이다. AAL5(ATM Adaptation Layer 5) 프레임생성기(104 및 105)는 가변길이의 큰 길이의 패킷을 고정 크기의 ATM 셀들로 변환하여 출력한다.
이후, ATM스위치(with IMA : 이하 IMA장비라 칭함)(107)는 상기 ALL2스위치(102) 및 상기 ALL5프레임생성기(104 및 105)로부터 ATM셀 스트림들을 수신하고, 이 수신된 ATM셀 스트림내에 다중화되어 있는 ATM셀을 다수의 물리링크에 분산시켜 전송한다. 여기서, 상기 다수의 물리링크는 T1전송선로(1.544Mbps),E1전송선로(2.048Mbps), D3전송선로(34Mbps) 등이 될 수 있다. 대표적으로 이하 상기 E1전송선로가 사용되는 것으로 설명한다.
수신측 IMA장비(108)는 상기 다수의 물리링크를 통해 수신되는 ATM셀들을 해당 ATM분해기로 전달한다. ALL2스위치(109)는 상기 ATM스위치(108)로부터의 ATM셀에서 가변길이의 음성패킷을 복원하여 목적지(110)로 전송한다. 마찬가지로, ALL5 프레임분해기(111 및 113)는 상기 ATM스위치(108)로부터의 ATM셀에서 가변 길이의 패킷을 복원하여 대응되는 목적지(112 및 114)로 전송한다.
도 2는 종래기술에 따른 상기 AAL2 스위치(102, 109)와 IMA장비(107, 108)에 대한 보다 상세한 구성을 보여준다.
도시된 바와 같이, 상기 AAL2 스위치(102, 109)와 IMA장비(107, 108)는 각각 다중화부(201, 203)와 역다중화부(202, 204)를 구비하며, AAL2 스위치의 다중화부(201)는 도 3에 도시된 바와 같이 음성 소스로부터 수신된 음성 프레임을 저장하는 입력큐(Input Queue)(301)와 상기 음성 프레임을 AAL2 프레임으로 다중화하여 전송하는 AAL2다중화기(Multiplexer)(302)를 포함하여 구성된다.
일반적으로, 상기 AAL2다중화기(201)는 상기 AAL2 다중화기가 구현된 보드의 출력 링크 혹은 출력 포트의 속도에 맞추어서 수신한 음성 프레임을 AAL2 프레임으로 다중화하여 출력한다. 즉, 상기 AAL2 다중화기(201)의 출력 포트가 고속인 경우에는 고속으로 수신한 음성 프레임들을 다중화하고, 저속인 경우에는 저속으로 수신한 음성 프레임을 다중화하여 IMA장비로 전달한다.
앞서 설명한 종래 기술이 갖는 문제점은 다음과 같다. 상기 AAL2다중화기(201)의 출력 링크의 속도가 고속인 경우, 수신한 음성 프레임들이 거의 실시간으로 전달됨에 따라 대역이 낭비되는 문제가 발생한다.
상기 AAL2를 사용하는 목적은, 작은 크기의 음성 프레임들을 다중화하여 복수 사용자의 음성 프레임을 고정된 ATM 셀로 전달하므로서, 고정 크기의 ATM 셀의 대역손실(internal-fragment)을 최소화하는데 있다. 그러나, 고속의 출력 포트가 지원되고 고속의 출력 포트의 속도에 맞추어서 AAL2 스위치도 AAL2 프레임을 만들어서 전송한다면, 결국에는 AAL2 다중화기(201)에 음성 프레임들이 도착하자마자 곧바로 ATM 셀로 만들어져 고속의 출력포트로 전달되기 때문에 결국, 각각의 음성 사용자 프레임들이 각각 하나의 ATM 셀을 통하여 전송하게 된다.
이런 경우, ALL2의 다중화에 따른 이득은 없어지고 대역의 낭비가 초래된다. 물론, AAL2의 경우 큐 타이머(CU-Timer)를 사용하여, 일정시간 수신된 음성 프레임을 지연시키고, 해당 시간내에 새로운 패킷이 도착하는 것을 기다렸다가 해당 패킷이 도착하면, 다중화시켜서 전송함으로써 대역폭 낭비를 방지할 수 있다. 그러나, 상기 큐 타이머(CU-Timer)도 결국 고정된 출력 포트를 감안하여 설정되어 있고, 음성 사용자의 개수와 상관 없이 동일한 큐 타이머(CU-Timer)가 적용되므로 음성 사용자가 적은 경우에는 필요 없는 지연을 추가하는 문제를 초래한다.
따라서, 본 발명의 목적은 ATM(Asynchronous Transfer Mode)과 IMA(Inverse Mux Assembly)를 사용하는 시스템에서 AAL2스위치의 출력레이트를 조정하여 IMA에연결된 통신 링크들의 대역을 효율적으로 사용하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한, ATM(Asynchronous Transfer Mode)와 IMA(Inverse Mux Assembly)를 사용하는 통신시스템에서, AAL2다중화기의 출력레이트를 제어하기 위한 방법이, 상기 ALL2다중화기에 연결된 보코더와 상기 보코더를 사용하는 가입자의 개수를 이용해 소정 시간주기로 상기 AAL2다중화기의 최대 출력레이트를 계산하고, 상기 계산된 최대 출력레이트를 이용해 IMA로 전송할 ATM셀의 개수를 결정하는 과정과, 상기 AAL2다중화기에서 조립한 ATM셀을 상기 결정된 ATM셀의 개수만큼 상기 IMA장비로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 일반적으로 ATM과 IMA를 사용하는 통신시스템의 구조를 도시하는 도면.
도 2는 상기 도 1에서 ALL2스위치와 IMA에 대한 상세 구성을 보여주는 도면.
도 3은 상기 도 2에서 ALL2스위치의 다중화부분의 상세 구성을 보여주는 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 ALL2 스위치의 다중화부분의 상세 구성을 보여주는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 ALL2스위치의 출력 레이트 제어기에서 관리하는 가입자정보를 저장하는 데이터베이스를 보여주는 도면.
도 6은 본 발명에 따른 ALL2스위치의 출력 레이트 제어기에서 관리하는 IMA의 출력링크정보를 저장하는 데이터베이스를 보여주는 도면.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 IMA에서 출력레이트 제어기로 출력링크정보를 전달하기 위한 절차를 보여주는 도면.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 출력레이트 제어기가 IMA의 출력링크정보를 수신하여 처리하기 위한 절차를 도시하는 도면.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따라 콜 프로세서에서 출력레이트 제어기로 새로 할당된 가입자정보를 전달하기 위한 절차를 보여주는 도면.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 출력레이트 제어기가 콜 프로세서로부터 할당된 가입자정보를 수신하여 처리하기 위한 절차를 보여주는 도면.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따라 콜 프로세서에서 출력 레이트 제어기로 해제된 가입자정보를 전달하기 위한 절차를 보여주는 도면.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 출력레이트 제어기가 콜 프로세서로부터 해제된 가입자정보를 수신하여 처리하기 위한 절차를 보여주는 도면.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 출력레이트 제어기가 ALL2스위치의 출력레이트를 조절하기 위한 절차를 도시하는 도면.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 출력레이트 제어기가 출력 레이티 조절 파라미타를 설정하기 위한 절차를 도시하는 도면.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하 본 발명은 ATM(Asynchronous Transfer Mode)과 IMA(Inverse Mux Assembly)를 사용하는 시스템에서, 현재 설정된 음성 가입자의 개수와 IMA장비에 연결된 링크의 개수 (혹은 링크의 전송 레이트) 정보를 기반으로 하여 AAL2 스위치로부터 IMA장비로 전달되는 ATM의 출력 레이트를 조절하기 위한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 ATM과 IMA를 사용하는 시스템에서 ALL2스위치의 다중화부의 상세 구성을 보여주고 있다. 상기 ALL2스위치의 다중화부(MUX)는 앞서 종래기술에서 설명한 도 2의 ALL2스위치(201)에 대응하는 구성이다.
도시된 바와 같이, ALL2스위치의 다중화부는, 음성소스(voice source)로부터 수신되는 음성 프레임을 저장하는 입력큐(input Queue)(401)와, 상기 입력큐(401)로부터의 음성 프레임을 ALL2 프레임으로 다중화하는 ALL2다중화기(402)와, 상기 ALL2다중화기(402)로부터 출력되는 ATM셀의 레이트(rate)를 조정하기 위한 출력레이트 제어기(403)을 포함하여 구성된다. 즉, 본 발명에 따라 AAL2 다중화기와 IMA 장비 사이에 새로운 모듈인 출력 레이트 제어기(Output Rate Controller)(403)가 추가된다.
상기 출력 레이트 제어기(403)는 해당 AAL2 다중화기를 통하여 설정된 음성 가입자의 정보를 데이터베이스로 관리한다. 상기 가입자 정보를 관리하는 데이터는 도 5에 도시된 바와 같이, "음성 보코더 타입 (Vocoder Type)"과 해당 보코더 타입에 해당하는 "음성 가입자 연결 개수(Assigned Voice User Number)"를 저장한다. 즉, 상기 출력 레이트 제어기(403)는 상기 도 5와 같은 데이터베이스를 관리하고, 상기 데이터베이스에 저장되는 "음성보코더 타입"과 "음성 가입자의 연결 개수"에 따라 ATM셀의 출력 레이트를 조정한다. 여기서, 상기 음성 보코더의 타입은 예를들어 cdma2000 이동통신에서는 8kbps 혹은 13kbps의 EVRC나 Q-CELP와 같은 음성 압축 방안을 의미하며, 상기 보코더 타입을 통하여 해당 음성 가입자가 발생시키는 음성 채널의 데이터 레이트를 추측할 수 있다. 그리고, 상기 음성 가입자의 연결 개수는 해당 AAL2 다중화기에 연결된 전체 트래픽의 량을 추측하기 위하여 사용된다.
또한, 상기 출력 레이트 제어기(403)는 도 6에 나타난 것과 같이, 연결된 IMA에서 지원하는 출력 링크의 개수 (혹은 데이터 레이트)를 관리한다. 이를 통하여 현재 AAL2 다중화기에 연결된 출력 링크의 최대 출력 레이트가 얼마인지를 알게된다.
상기한 구성에 따른 본 발명의 동작을 설명하면 다음과 같다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 ALL2스위치의 출력 레이트 제어기(403)가 IMA장비로부터 현재 IMA에 연결된 출력링크의 개수(혹은 데이터 레이트)를 획득하기 위한 절차를 도시하고 있다.
도시된 바와 같이, 상기 IMA 장비는 시스템이 처음 동작하는 시점이나 출력 링크의 개수 (혹은 데이터 레이트)가 변경되는 시점에서 AAL2스위치의 출력 레이트 제어기(403)로 상기 IMA장비에 연결된 출력 링크의 개수 (혹은 데이터 레이트)를 알려준다.
도 8은 상기 출력 레이트 제어기(403)의 수신동작을 도시하고 있다.
상기 도 8을 참조하면, 상기 출력 레이트 제어기(403)는 801단계에서 상기 IMA장비로부터의 출력 링크 관련정보(IMA에 연결된 출력링크의 개수 혹은 데이터 레이트)의 수신을 대기하고, 상기 출력링크 관련정보가 수신되는지 검사한다. 만일, 상기 출력링크 관련정보가 수신되면, 상기 출력 레이트 제어기(403)는 803단계로 진행하여 내부적으로 관리하는 상기 도 6의 데이터 베이스를 갱신한다. 즉, 해당 IMA번호에 대응하여 할당된 링크의 개수(Assigned Link Number or Rate)를 갱신한다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 출력 레이트 제어기(403)가 콜 프로세서(call processor)로부터 새로 할당되는 음성 가입자의 정보를 수신하기 위한 절차를 도시하고 있다.
도시된 바와 같이, 상기 콜 프로세서(= 일반적으로 유무선 통신 시스템에서 호 설정 처리를 관장하는 프로세서를 의미함)는 새로운 음성 가입자가 할당될시 상기 출력 레이트 제어기(403)로 새로운 음성 가입자의 정보를 전송한다. 그러면, 상기 출력 레이트 제어기(403)는 내부적으로 관리하는 상기 도 5의 데이터 베이스에서 해당 보코더 타입의 가입자 개수를 갱신한다.
도 10은 상기 출력 레이트 제어기(403)의 수신동작을 도시하고 있다.
상기 도 10을 참조하면, 상기 출력 레이트 제어기(403)는 1001단계에서 콜 프로세서로부터의 새롭게 할당된 음성 가입자의 정보 수신을 대기하고, 상기 할당된 가입자의 정보가 수신되는지 검사한다. 만일, 상기 할당된 가입자의 정보가 수신되면, 상기 출력 레이트 제어기(403)는 1003단계로 진행하여 내부적으로 관리하는 상기 도 5의 데이터 베이스에서 해당 보코더 타입의 가입자 개수를 증가시킨다. 예를들어, 상기 할당된 가입자가 8kbps EVERC(보코더 타입)를 사용할 경우, 상기 보코더 타입에 대응하여 가입자 개수를 증가시킨다. 즉, 상기 보코더 타입과 대응하는 가입자 개수를 이용해 ALL2다중화기에 연결된 트래픽 양을 추정할수 있다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 출력 레이트 제어기(403)가 콜 프로세서로부터 해제된 음성 가입자의 정보를 수신하기 위한 절차를 도시하고 있다.
도시된 바와 같이, 상기 콜 프로세서는 음성 가입자가 해제될시 상기 출력레이트 제어기(403)로 음성 가입자의 해제를 알리는 정보를 전송한다. 그러면, 상기 출력 레이트 제어기(403)는 내부적으로 관리하는 상기 도 5의 데이터 베이스에서 해당 보코더 타입의 가입자 개수를 감소시킨다.
도 12는 상기 출력 레이트 제어기(403)의 수신동작을 도시하고 있다.
상기 도 12를 참조하면, 상기 출력 레이트 제어기(403)는 1201단계에서 음성 가입자의 해제를 알리는 정보의 수신을 대기하고, 상기 음성 가입자의 해제를 알리는 정보가 수신되는지 검사한다. 만일, 상기 음성 가입자의 해제를 알리는 정보가 수신되면, 상기 출력 레이트 제어기(403)는 1203단계로 진행하여 내부적으로 관리하는 상기 도 5의 데이터베이스에서 해당 보코더 타입의 가입자 개수를 감소시킨다.
상기 출력 레이트 제어기(403)는 상기와 같이 획득한 가입자 정보와 출력링크 정보를 이용해 ALL2 다중화기에서 출력되는 ATM셀의 출력 레이트를 조정하게 된다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 출력 레이트 제어기(403)가 ALL2다중화기에서 출력되는 ATM셀의 레이트를 조정하기 위한 절차를 도시하고 있다.
상기 도 13을 참조하면, 먼저 상기 출력 레이트 제어기(403)는 1301단계에서 ALL2 다중화기(402)로부터 ATM셀 전송 요구가 수신되는지 검사한다. 만일, 상기 ATM셀 전송요구가 수신될 시 상기 출력 레이트 제어기(403)는 1303단계로 진행하여 카운터 코인(counter Coin)이 주어진 코인(Given Coin)보다 작은지를 검사한다. 그리고, 상기 주어진 코인을 하기 <수학식 1>과 같이 구한다.
상기 수학식 1에서 "Sync_Coin interval"은 IMA 장비와 ALL2다중화기(402) 사이의 레이트 관련 변수를 리셋하기 위한 시간주기를 나타내는 것으로, 후술되는 도 14와 같이 상기 시간주기마다 해당 IMA 장비와 AAL2다중화기(402) 사이의 레이트 값을 설정한다. 즉, 상기 사용한 레이트 값은 '0'으로 리셋하고, 할당된 레이트 값은 Given_Coin으로 계산하여 설정한다.
또한, 상기 수학식 1에서 "출력레이트"는 AAL2다중화기(402)의 출력레이트를 보코더에 연결된 음성 가입자의 개수를 가지고 계산한 것이고, 상기 출력레이트는 IMA의 출력링크의 데이터 레이트를 넘어서는 안된다. 그리고, 상기 "Given_Coin"은 상기 시간주기(Sync_Coin interval)동안 출력할 ATM셀의 개수를 나타낸다.
즉, 상기 출력 레이트 제어기(403)은 상기 시간주기마다 상기 출력할 ATM셀의 개수(Given_Coin)내에서 ATM셀을 IMA장비로 출력하게 된다.
한편, 상기 수학식 1에서 "a"는 운용자가 지정하는 값으로, 음성 가입자들의 출력 레이터의 합만으로 출력 레이트를 정하는 경우, 음성 사용자들의 트래픽이 집중되는 현상이 야기될 수 있으므로, 이를 완화하기 위해 음성 서비스에 대한 일정 여유분의 대역을 할당하기 위해서 사용된다.
다시말해, 상기 출력 레이트 제어기(403)는 1303단계에서 상기 두 값(카운터코인과 주어진 코인)을 비교해서 출력 레이트가 적합한지를 검사한다. 즉, 주어진 시간동안 출력된 ATM셀의 개수가 미리 정해진 ATM셀의 출력개수보다 작은지를 검사한다. 만일, 상기 카운터 코인(출력된 ATM셀의 개수)이 상기 주어진 코인(미리 정해진 ATM셀의 개수)보다 작을 경우, 상기 출력 레이트 제어기(403)는 1305단계로 진행하여 상기 AAL2다중화기(402)로 ATM셀 전달을 요청하고, 그렇지 않을 경우 상기 1301단계로 되돌아가 이하 단계를 재수행한다.
한편, 상기 AAL2다중화기(402)로 ATM셀 전달을 요청한후, 상기 출력 레이트 제어기(403)는 1307단계에서 상기 AAL2다중화기(402)로부터 ATM셀이 수신되는지 검사한다. 만일, 상기 AAL2다중화기(402)로부터 ATM셀이 수신되면, 상기 출력 레이트 제어기(403)는 1309단계로 진행하여 상기 수신된 ATM셀을 IMA장비로 전송하고, 그렇지 않으면 계속해서 상기 ATM셀의 수신을 대기한다.
상기 ATM셀을 상기 IMA로 전송한후, 상기 출력 레이트 제어기(403)는 1311단계로 진행하여 상기 카운터 코인을 하나 증가시킨후 상기 1301단계로 되돌아가 이하 단계를 재수행한다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 출력 레이트 제어기(403)가 소정 시간주기(Sync_Coin interval)로 출력 레이트 조절에 관련한 파라미터를 설정하기 위한 절차를 도시하고 있다. 여기서, 상기 파라미터는 앞서 설명한 카운터 코인과 주어진 코인(단위시간당 출력될 ATM셀의 개수)이 된다.
상기 도 14를 참조하면, 먼저 상기 출력 레이트 제어기(403)는 1401단계에서 소정 파라미터 갱신 주기(Sync Coin Interval)의 도달을 대기하고, 1403단계에서상기 파라미터 갱신 주기(Sync_Coin Interval)에 도달되었는지 검사한다. 만일, 상기 파라미터 갱신 주기에 도달된 경우, 상기 출력 레이트 제어기(403)는 1405단계로 진행하여 상기 카운터 코인(Counter_Coin)을 제로(0)로 설정한다. 그리고, 1407단계에서 할당된 출력 레이트를 계산하고, 상기 계산된 출력 레이트에 근거하여 상기 주어진 코인(Given Coin)을 설정한 후 상기 1401단계로 되돌아간다.
다시, 상기 도 13 및 도 14를 참조하여 설명하면, 상기 출력 레이트 제어기(403)는 소정 시간주기로 상기 카운터 코인을 리셋하고, 상기 주어진 코인을 할당된 가입자의 개수에 근거하여 재설정한다. 그리고, 상기 출력 레이트 제어기(403)는 상기 재설정된 상기 카운터 코인과 주어진 코인을 가지고 상술한 도 13을 수행하여 AAL2다중화기로부터의 ATM셀을 상기 IMA장비로 출력한다. 이때 하나의 ATM셀을 출력할때마다 상기 카운터 코인은 하나 증가하게 되고, 상기 카운터 코인이 상기 주어진 코인에 도달하면 더 이상 ATM셀을 출력하지 않는다. 즉, 단위시간당 출력할 ATM셀의 개수를 밀 정해둠으로써 AAL2다중화기의 출력 레이트를 조절한다. 아울러, 상기 출력 레이트 제어기(403)은 상기 ATM셀을 출력하면서 시간을 검사하여 파라미터 갱신주기에 도달했는지 검사하고, 만일 상기 갱신주기에 도달했으면 상기 두 파라미터(카운터 코인 및 주어진 코인)를 재설정한 후 상기 도 13을 재수행한다.
앞서 설명한 바와 같이, 출력 레이트를 조정함으로써 AAL2 다중화기에서 다음 AAL2 음성 프레임이 도착하는 경우, 이미 대기하던 음성 프레임과 신규로 도착한 음성 프레임이 함께 ATM 셀로 다중화되므로, 다중화 이득을 극대화하고, ATM의internal-fragment를 최소화 함으로써 IMA에 연결된 링크들의 대역폭 활용을 극대화 한다. 따라서, 음성 서비스외의 데이터 서비스들이 효과적으로 IMA를 통하여 전송될 수 있도록 한다. 본 발명에서는 명시적으로 IMA에 연결된 링크의 개수 (혹은 데이터 레이트)를 IMA에서 직접 받도록 되어 있으나, 이는 구현상의 문제로서, 운용자가 직접 해당 정보를 출력 레이트 컨트롤러에게 알려줄 수 있다.
본 발명의 이득을 입증하기 위한 컴퓨터 시뮬레이션 결과를 살펴보면 다음과 같다. 컴퓨터 시뮬레이션은 도 1과 같은 환경을 가지는 이동 통신 시스템(cdma2000 시스템)을 고려하였다. 고려한 환경은 다음과 같다.
음성 서비스는 cdma2000 1x의 음성 서비스를 고려하였고, AAL2 스위칭을 적용하였으며, 8kbps QCELP 보코더(Vocoder)를 가정하였다. 이 경우, 내부 제어 정보 및 AAL2 헤더들을 고려한 경우, 가입자당 평균 데이타 레이트는 6.7kbps 수준이다. 저속 데이터 서비스는 cdma2000 1x의 데이터 서비스를 고려하여 섹터(sector)당 평균 100kbps로 가정하였다. 그리고 고속 데이터 서비스는 cdma2000 1xEV-DO의 데이터 서비스를 고려하여 섹터(sector)당 평균 600kbps로 가정하였다.
IMA에서 음성 서비스의 ATM 셀은 데이터 서비스의 ATM 셀보다 우선순위가 높으며, IMA에는 2개의 E1링크를 연결하였다. 따라서, IMA의 출력 레이트는 3.84Mbps(= 1.92 Mbps ×2)이다.
이를 기반으로 하여, 두개의 E1이 연결된 IMA에 105명의 음성 가입자와 3 섹터(Sector)의 저속 데이타 서비스 (= 평균 300kbps), 및 3 섹터(Sector)의 고속 데이터 서비스 (= 평균 1.8Mbps)를 할당한 경우를 가정하면, AAL2 스위치 보드와 IMA간의 레이트에 따른 성능 평가 결과가 하기 표 1과 같이 나타난다.
아이템 AAL2-Switch & IMA 간 Rate
1Mbps 1.92Mbps 3.84Mbps
1x Voice Mean Delay 10.85 ms 9.9 ms 9.5ms
1x Voice Peak delay 22.34 ms 20.4 ms 19.6ms
1x Voice Throughput 100 % 100 % 100%
1x Data Mean Delay 7.2 ms 58.8 ms 게속 증가
1x Data Peak Delay 21.7 ms 251.8 ms 계속 증가
1x Data Throughput 100 % 100 % 72%
Do Data Mean Delay 3.8 ms 57.5 ms 계속 증가
Do Data Peak Delay 24.2 ms 252.8 ms 계속 증가
Do Data Throughput 100 % 100 % 71%
Available Bandwidth 0.6 Mbps 0.6 Mbps 0.6Mbps
Voice Q Mean Size 0.3 cell 0.4 cell 0.57cell
Voice Q Peak Size 1 cell 1 cell 1cell
Data Q Mean Size 23 cell 308 cell 계속 증가
Data Q Peak Size 162 cell 1382 cell 계속 증가
상기 표 1에서 "Mean Delay"는 음성 프레임의 평균 지연이며, "Peak Delay"는 최고치 지연이다. 아울러, "Throughput"은 발생된 패킷의 개수를 분모로하고 Sinker에 수신된 패킷의 개수를 분자로 한 경우의 값으로 성공적으로 수신단에 도착한 패킷의 비율을 나타낸다. "Available Bandwidth"은 산술적으로 계산하였을 때, IMA에 연결된 출력 링크에서 사용되지 않고 남은 대역폭을 나타내고, "Q Size"는 IMA에서의 데이터와 음성 ATM 셀의 버퍼링을 위한 큐의 크기를 의미한다.
IMA와 AAL2 다중화기간의 출력 레이트 조정을 하지 않는 경우가 가장 우측의 3.84Mbps인 경우이다. 즉, IMA와 AAL2 다중화기간의 레이트를 IMA의 출력 레이트와 동일하게 준 경우이다. 이 경우에는, 대부분의 음성 프레임이 도착하는 즉시, ATM로 만들어져서 전달되므로, 음성 ATM의 "internal-fragment"이 커지고, 이로 인하여 대역이 낭비됨을 알수 있다. 따라서, 데이타 서비스를 전달할 수 있는 대역이 낮아지고, 결국, 데이터 서비스의 지연이 급증하고 처리율이 떨어지는 결과를 야기한다.
한편, 본 발명을 적용한 경우가 1Mbps와 1.92Mbps에 해당한다. 1Mbps는 ??를 300kbps로 할당한 경우이고, 1.92Mbps는 "a"를 1Mbps정도로 크게 할당한 경우이다. 결과에서 나타나듯이, "a"를 적절하게 할당한 경우에는 데이터 서비스의 지연이 매우 안정적이며 처리율도 100%에 도달하는 것을 알 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정 해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 ATM과 AIM를 사용하는 시스템에서, AAL2다중화기와 IMA간의 레이트를 조정함으로써 IMA에 연결된 링크들의 대역을 낭비없이 효율적으로 사용할수 있는 이점이 있다.

Claims (7)

  1. ATM(Asynchronous Transfer Mode)와 IMA(Inverse Mux Assembly)를 사용하는 통신시스템에서, 음성 프레임을 다중화하여 만들어진 ATM셀을 상기 IMA장비로 전송하기 위한 AAL2스위치 장치에 있어서,
    상기 음성 프레임을 저장하는 큐(Queue)와,
    상기 큐로부터의 음성프레임을 AAL2셀로 다중화하는 다중화기와,
    상기 다중화기에 연결된 가입자의 개수에 근거하여 상기 IMA장비로 전송할 ATM셀의 개수를 소정 시간주기로 설정하고, 상기 다중화기로부터의 상기 ATM셀을 상기 설정된 ATM셀의 개수만큼 상기 IMA장비로 전송하는 출력레이트 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 IMA장비로 전송할 ATM셀의 개수는 하기 수학식 2와 같이 산출되는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. ATM(Asynchronous Transfer Mode)와 IMA(Inverse Mux Assembly)를 사용하는 통신시스템에서, 음성 프레임을 AAL2프레임으로 다중화하여 상기 IMA장비에 전송하기 위한 방법에 있어서,
    AAL2 다중화기가, 상기 음성 프레임을 다중화하여 ATM셀로 조립하는 과정과,
    출력레이트 제어기가, 상기 AAL2다중화기에 연결된 가입자의 개수에 근거하여 상기 IMA장비로 전송할 ATM셀의 개수를 소정 시간 주기로 설정하는 과정과,
    상기 AAL2다중화기로부터의 상기 ATM셀을 상기 설정된 ATM셀의 개수만큼 상기 IMA장비로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 IMA장비로 전송할 ATM셀의 개수는 하기 수학식 3과 같이 산출되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. ATM(Asynchronous Transfer Mode)와 IMA(Inverse Mux Assembly)를 사용하는 통신시스템에서, 음성 프레임을 AAL2프레임으로 다중화하여 상기 IMA장비에 전송하기 위한 방법에 있어서,
    AAL2 다중화기가, 상기 음성 프레임을 다중화하여 ATM셀로 조립하는 과정과,
    출력레이트 제어기가, 상기 AAL2다중화기에 연결된 가입자의 개수에 근거하여 상기 IMA장비로 전송할 ATM셀의 개수를 소정 시간 주기로 설정하는 과정과,
    소정 주기에서 상기 AAL2다중화기로부터 전송요청이 있을시, 상기 출력레이트 제어기가, 상기 소정 주기에서 전송완료한 ATM셀의 개수와 상기 설정된 ATM셀의 개수를 비교하는 과정과,
    상기 전송완료한 ATM셀의 개수가 상기 설정된 ATM셀의 개수보다 작을 경우, 상기 AAL2다중화기로부터의 ATM셀을 상기 IMA장비로 전송하고, 상기 전송완료한 ATM셀의 개수를 하나 증가시키는 과정과,
    상기 전송완료한 ATM셀의 개수가 상기 설정된 ATM셀의 개수보다 동일하거나 클 경우, 대기모드로 진입하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 IMA장비로 전송할 ATM셀의 개수는 하기 수학식 4와 같이 산출되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. ATM(Asynchronous Transfer Mode)와 IMA(Inverse Mux Assembly)를 사용하는 통신시스템에서, AAL2다중화기의 출력레이트를 제어하기 위한 방법에 있어서,
    상기 ALL2다중화기에 연결된 보코더와 상기 보코더를 사용하는 가입자의 개수를 이용해 소정 시간주기로 상기 AAL2다중화기의 최대 출력레이트를 계산하고, 상기 계산된 최대 출력레이트를 이용해 IMA로 전송할 ATM셀의 개수를 결정하는 과정과,
    상기 AAL2다중화기에서 조립한 ATM셀을 상기 결정된 ATM셀의 개수만큼 상기 IMA장비로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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